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Bioinformatique > Modélisation moléculaire > Flashcards

Modélisation moléculaire Flashcards

1
Q

3 catégories de méthodes :

A

Quantiques, empiriques, hybrides

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Q

Quantique ?

A

Équation de shrodinger

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3
Q

Empirique ?

A
  • représentation moléculaire limitée aux atomes
  • environnement électronique: champs de forces
  • plus rapide, plus d’atomes et plus longtemps
  • convient mieux aux systèmes biologiques
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4
Q

Méthode hybride

A

combinaison de quantique et

d’empirique

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5
Q

Méthodes empiriques:

A

•Représentation des atomes: point-charge
possédant une masse et une position dans l’espace
6
•Champs de forces: équation mathématique
décrivant les interactions entre les atomes
•Approximation de Born-Oppenheimer:
découplage entre le mouvement des électrons et
celui des noyaux
•Permet de calculer une valeur d’énergie
d’interactions pour une disposition atomique
donnée

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6
Q

Écrivez la loi de Hook :

A

Eliens = Kliens (d - do)^2

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7
Q

Est-ce vrai que l’énergie des angles de liens est aussi décrite par la loi de hook ?

A

Oui

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8
Q

L’énergie de l’angle de torsion ou dièdre est déterminé par :

A

Une expression trigonométrique =

Ediedre = kdiedre (1 + COS( n $ - @))

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9
Q

Équation de coulomb ?

A

E coulomb = qq/4pi erij

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10
Q

Quel est le but de la modélisation moléculaire ?

A

Développer un modèle pour expliquer et prédire le comportement des molécules

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11
Q

Le but de la modélisation moléculaire biologique de systèmes biologique ?

A

Mieux comprendre les mécanismes biologiques et le vivant. Des applications pharmaceutiques, médicales et même agronomiques peuvent naître de la modélisation.

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12
Q

Les méthodes quantiques ___________ alors que les méthodes empiriques ____________.

A

Étudie la distribution électronique des molécules

se limite aux atomes

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13
Q

Quel est l’avantage d’utiliser un champ de forces empirique plutôt qu’une méthode
de modélisation quantique?

A

Plus rapide, plus d’atome et plus longtemps. Convient mieux aux systèmes biologiques.

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14
Q

De quoi est formé un champ de forces? Quels termes sont inclus dans un champ de
forces empirique?

A

•Représentation des atomes: point-charge
possédant une masse et une position dans l’espace

•Champs de forces: équation mathématique
décrivant les interactions entre les atomes
•Approximation de Born-Oppenheimer:
découplage entre le mouvement des électrons et
celui des noyaux
•Permet de calculer une valeur d’énergie
d’interactions pour une disposition atomique
donnée

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15
Q

En quoi consiste l’approximation de Born-Oppenheimer?

A

découplage entre le mouvement des électrons et

celui des noyaux

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16
Q

Que signifie le mot empirique dans l’expression ‘champ de forces empirique’?

A

Empirique signifie que c’est selon ce que les chercheurs pensent être la réalité.

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17
Q

Vrai ou Faux:
A) les interactions liées ont une plus grande portée dans l’espace que les
interactions non-liées.
B) les interactions liées ont une plus grande intensité en énergie que les
interactions non-liées.

A

A) Faux

B) Vrai

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18
Q

Regrouper les atomes de la molécule suivante selon leur type d’atome
(environnement chimique)

A

OK

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19
Q

Pour un terme de lien décrit par un oscillateur harmonique:
𝐸 𝑙𝑗𝑒𝑛 = 𝑘 𝑙𝑗𝑒𝑛 (𝑑 − 𝑑 0 ) 2
A) Quelle est la signification de d 0 ?
B) Que se passe-t-il avec l’énergie lorsque le lien devient plus long que la
longueur d’équilibre du lien?
C) Que se passe-t-il avec l’énergie lorsque le lien devient plus court que la
longueur d’équilibre du lien?

A

D0 Correspond au moment ou l’atome, que l’on peut considérer comme un ressort est dans un état neutre, c’est à dire non étirée et non comprimée.

Elle augmente

Elle augmente

20
Q

Quelle est l’utilité d’avoir un terme pour décrire les angles de lien dans un champ de
forces?

A

Les angles de liens sont importants, puisqu’ils correspondent à des interactions liés

21
Q

Est-ce possible que des atomes d’une même molécule puissent participer à des
interactions non-liées? Si oui, dans quelle situation?

A

Si les atomes sont attirés de manière électrostatique

22
Q

Quelle propriété physique des atomes liés est à l’origine des interactions
électrostatiques? Quel est le nom de l’équation décrivant ces interactions?

A

Équation de coulomb.

23
Q

Pour l’équation de Lennard-Jones:
A) Quel est le terme répulsif? Quelle interaction physique ce terme modélise-t-il? Sur
quelle distance est-il effectif?
B) Quel est le terme attractif? Quelles interactions physiques ce terme modélise-t-il? Sur
quelle distance est-il effectif?
C) Placer, sur le graphique, les termes  et :

A

r^-12 est le terme répulsif qui agit sur courte distance en raison des collisions d’orbitales

r^ -6 est le terme attractif qui agit sur une distance plus longue que le terme répulsif.

omega = sur laxe des x
epsilon sommet y

24
Q

Placer les termes d’énergie suivants en ordre croissant a) d’intensité en énergie et b)
en échelle de distance pour la portée dans l’espace:
E électrostatiques E dièdre E angle E lien E LJ

A

ELJ

25
Q

Comment nomme-t-on la position des atomes dans l’espace en fonction du temps?

A

La trajectoire

26
Q

Quel est l’intervalle de temps requis pour effectuer une intégration fiable des
équations du mouvement lors de simulations de dynamique moléculaire de molécules
biologiques?

A

1 femtoseconde

27
Q

Nommez deux avantages et deux inconvénient de la dynamique moléculaire.

A

Avantage :
- Suivi complet de la dynamique des molécules en fonction du temps
- Description atomique des molécules
Inconvénients :
- Besoin de connaître la structure 3D de la protéine
- Technique lente

28
Q

Quelles sont les différentes étapes à réaliser lors d’une simulation de dynamique
moléculaire?

A
  • Coordonnées initiales
  • Minimisation du système
  • Assigner les vélocités maximales
  • Équilibration
  • Production de la trajectoire
  • Analyse de résultats
29
Q

Comment assigne-t-on les coordonnées initiales des molécules simulées en
dynamique moléculaire?

A
  • Utiliser une structure connue expérimentalemnt

- Placer les molécules / atomes dans une géométrie se rapprochant de ce qui est connu expérimentalement.

30
Q

Qu’est-ce qu’une distance de troncation? Une condition périodique frontière?

A

Les interactions négligables, c’est à dire des atomes qui sont très espacés ne sont pas calculés pour faciliter le calcul.

31
Q

Nommer deux approximations inhérentes à la dynamique moléculaire.

A
  • Le champs de force n’est qu’une approximation de la réalité.
  • L’utilisation de distance de troncation
32
Q

Qu’est-ce que la minimisation ?

A

Minimiser l’énergie d’un système

33
Q

Algorithmes de minimisation ?

A

Conjugate gradient

adapted basis newton-Raphson

34
Q

COmment les vitesses sont-elles assignées ?

A

Selon une distribution gaussienne ou uniforme

35
Q

Nommez la liste des paramètres de la dynamique :

A

Timestep
distance de troncation
Les condition périodique frontières
Les ensembles thermodynamiques

36
Q

COmment choisie-t-on un timestep ?

A

Selon la fréquence de vibration la plus rapide des molécules étudiée (liens hydrogènes 10^-14 ) Bonne intégration = 1/10 de ce lien soit un fs

37
Q

Algorithme shake et raddle ?

A

Pour les contraintes causées par les liens hydrogènes

38
Q

Une trajectoire de 1ns requiert combien d’étapes d’intégration ?

A

1 millions

39
Q

Méthode PME permet quoi ?

A

D’éviter les approximations reliées aux distances de troncation

40
Q

Qu’est-ce que les conditions périodiques frontières ?

A

Aux frontières de la modélisation, les énergies sont discontinuées.

41
Q

NVE ?

A

atomes, énergie, volume = constants

42
Q

NVT ?

A

Température est constante, l’énergie change

43
Q

NPT ?

A

La pression est maintenu constante en changeant le volume du système.

44
Q

Qu’est ce que le moment critique d’un simulation ?

A

l’équilibration :

  • réchauffement graduel
  • relaxation des molécules
45
Q

Quel est l’étape qui prend le plus de temps ?

A

production de la simulation

46
Q

Le temps de la simulation dépend de quoi ?

A

Relaxation des protéines, temps requis pour l’équilibration, échantillonage requis pour observations.

47
Q

Qu’est-ce qu’on regarde dans l’analyse de la trajectoire ?

A
  • Conservation/changement dans la structure de notre protéine
  • Observables physiques: Densité, diffusion, transport d’ions, etc…
  • Mouvements d’une chaîne latérale pour un acide aminé
  • Les moyennes, les fluctuations, les temps de corrélation,
    RMSD, les paramètres d’ordre,…

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